示波器的關(guān)鍵指標解析

目前快速、復(fù)雜的數(shù)字設(shè)計需要比以往任何時候都更多的物理層分析。選擇適當?shù)氖静ㄆ?，能有效幫助工程師直接在儀器上進行測量分析，進而將設(shè)計驗證周期縮短數(shù)周。全球80%的工程師使用泰克示波器來加快其設(shè)計的調(diào)試與測試工作。本文作者——泰克公司大中華區(qū)市場開發(fā)經(jīng)理張?zhí)焐诮邮車鴥?nèi)某知名媒體專訪時就示波器的一些關(guān)鍵指標進行了闡述，并在結(jié)尾作了趨勢展望。

　　1. 帶寬對示波器有多重要？工程師們還提到種類，也就是說，帶寬并不是唯一的衡量指標。高帶寬也意味著更多的噪聲。怎樣處理這個問題？

　　事實上，帶寬相同的示波器會表現(xiàn)出不同的上升時間，這是因為帶寬是在-3 dB處確定的，而沒有提供與頻響或相位響應(yīng)的線性度有關(guān)的任何信息。不同的放大器特點（濾波器特點）導致頻響在高頻率時或多或少會急劇下降，會導致放大器可用帶寬產(chǎn)生相當大的波動。但是，對應(yīng)用來說，測量上升沿上發(fā)生的錯誤非常關(guān)鍵，另外在數(shù)據(jù)信號中，對眼圖的張開度影響也很大。正因如此，上升時間指標對在時域中執(zhí)行測量的設(shè)備（示波器）非常重要。通過這一指標，用戶可以更容易地理解測量數(shù)據(jù)。

　　噪聲不僅取決于帶寬，還受到超出頻帶極限時下降陡峭程度的影響。必需在線性頻響、適度下降、理想的脈沖特點與噪聲之間實現(xiàn)良好平衡。在我們的設(shè)備中，您可以限定給定應(yīng)用的可用帶寬，通過在垂直菜單中調(diào)節(jié)DSP（數(shù)字信號處理）帶寬，大幅度降低噪聲。

　　2. 最大存儲容量意味是什么？現(xiàn)在的標準都不會用到最大存儲容量，但哪些應(yīng)用會用到？

　　最大存儲容量決定著示波器的記錄時間。250M點的存儲容量和100 GS/s的采樣率 （= 10 ps/點）會產(chǎn)生2.5 ms的最大記錄時間。只能通過降低采樣率，來提高這一時間。采用DSP頻響校正技術(shù)的示波器不允許這樣做，因此可能會錯誤理解測量信號。在我們的儀器中，可以激活DSP，把采樣率降低到內(nèi)奎斯特頻率（采樣率> 2倍輸入帶寬）；也可以關(guān)閉DSP，選擇任意采樣率，明顯提高記錄時間。

　　對抖動測量，記錄時間決定著正確測量的抖動頻率下限。在50 GS/s和250 MB時，抖動頻率下降約為600 Hz。對大多數(shù)標準和應(yīng)用來說，30 MB的存儲容量通常已經(jīng)足夠了。

　　3. ENOB值可以告訴測量工程師什么？

　　ENOB值（有效比特位）表明了測量信號模數(shù)轉(zhuǎn)換時的離散化階數(shù)，這一指標為用戶評估示波器的ADC精度提供了一種簡單的參考。ENOB值不僅包含了ADC誤差，還包含輸入放大器的噪聲、采樣誤差、抖動和其它誤差來源。ENOB值還與測量的信號頻率有關(guān)，一般會隨著信號頻率提高而下降，但即使是在待測信號頻率很低時，也無法達到ADC的滿值（8bit）。

　　4.泰克的測量儀器提供了哪些重要的硬件觸發(fā)功能？

　　我們的示波器擁有多個硬件觸發(fā)電路，除典型的邊沿觸發(fā)外，還提供了復(fù)雜的時間和電壓相關(guān)觸發(fā)功能。Pinpoint觸發(fā)可以實現(xiàn)最多1400種觸發(fā)組合，包括邊沿觸發(fā)、毛刺觸發(fā)、寬度觸發(fā)、跳變時間觸發(fā)、超時觸發(fā)、碼型觸發(fā)、狀態(tài)觸發(fā)、建立時間/保持時間觸發(fā)、窗口觸發(fā)、碼型觸發(fā)、狀態(tài)觸發(fā)、定時器觸發(fā)、事件觸發(fā)、串行字觸發(fā)（64位）等等。

　　對采用不同編碼的數(shù)據(jù)信號，泰克還為用戶提供了專用觸發(fā)功能，如AMI、HDB3、BnZS、CMI、MLT3、I2C、SPI和NRZ。高達6.25 GBit/s的8b/10b專用硬件觸發(fā)是一個例外，它使得用戶能夠?qū)崟r觸發(fā)8b/10b字符、字符串、異常及編碼錯誤。

　　5. 測量儀器提供了哪些重要的軟件觸發(fā)功能？

　　我們把軟件觸發(fā)功能稱為“搜索和標記”。對用戶來說，非常重要的一點是要理解所有軟件觸發(fā)都是在記錄存儲器中搜索事件，不能代替硬件觸發(fā)，因為會出現(xiàn)大的記錄空白，所以會漏掉事件。

　　另一方面，可以在存儲器中標記多個事件，并在表格中列出這些事件。搜索和標記設(shè)置還可以復(fù)制到硬件觸發(fā)中，因此可以實時觸發(fā)這些事件。我們的設(shè)備還可以把使用的硬件作為選通功能，增加了示波器的分析能力。例如，這可以對找到的DDR存儲信號應(yīng)用讀寫數(shù)據(jù)套件，在眼圖中顯示信號，或執(zhí)行抖動分析。

　　6. 示波器未來的發(fā)展方向是什么？請簡單介紹一下示波器開發(fā)的前景。

　　示波器向更高帶寬發(fā)展的勢頭仍在繼續(xù)，特別是高速通信、寬帶RF等方面的設(shè)計和生產(chǎn)項目越來越需要高帶寬、高精度示波器。比如100G以太網(wǎng)變通方案，它采用復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)（DP-QPSK），要求四個模擬輸入及超過20 GHz的帶寬進行分析。鑒于這些應(yīng)用，泰克最近推出了33GHz高精度示波器，后續(xù)將有博文詳細介紹，敬請關(guān)注！

　　除儀器的內(nèi)部技術(shù)外，開發(fā)和增強探頭也發(fā)揮著非常重要的作用。如果不能分接信號，并指向設(shè)備，那么帶寬最高的示波器用處也不大。泰克全系列探頭尖端，不管是高帶寬范圍還是用于特殊應(yīng)用（如電流測量），都有助于展現(xiàn)我們的技術(shù)特色。有鑒于此，在許多情況下，都是探頭使得測量成為現(xiàn)實，應(yīng)把探頭看作整個測量儀器解決方案非常重要的組成部分。

　　許多示波器應(yīng)用還需要專用應(yīng)用軟件，以便用戶以自動化方式更簡便地分析和評估測量數(shù)據(jù)。泰克看到這一領(lǐng)域的需求不斷增長，特別是中檔產(chǎn)品，其可以經(jīng)濟地提供性能測量。泰克正持續(xù)開發(fā)重要的應(yīng)用軟件，如自動電源測量軟件、抖動及中低速串行總線解碼技術(shù)。泰克新推出的基于Windows 7平臺的DPO/MSO5000系列就是一個很好的實例，表明我們以客戶可以承受的價格提供了客戶需要的解決方案。